JP6556348B2 - ２軸ヒンジ - Google Patents

Description

本発明は、第１本体と、第１本体に第１軸の回りを回転可能に連結される中間体と、中間体に第１軸と平行な第２軸の回りを回転可能に連結される第２本体と、を備える２軸ヒンジに関する。

２軸ヒンジは、２つの平行な軸を有するので、１軸ヒンジに比べて、固定体に対して可動体の回転角度を大きくすることができるという特徴を持つ。

２軸ヒンジは、例えば家具若しくは乗物のテーブル、カウンター、扉若しくは蓋、又はノート型パソコン等の電子機器に用いられる。テーブルに用いる場合、２軸ヒンジは、主テーブル（固定体）に対して副テーブル（可動体）を平坦位置（開き位置）から折り畳み位置（閉じ位置）まで略１８０度回転させる。カウンターに用いる場合、２軸ヒンジは、カウンター本体（固定体）に対して跳ね上げ式カウンター（可動体）を平坦位置（開き位置）から折り畳み位置（閉じ位置）まで略１８０度回転させる。ノート型パソコンに用いる場合、２軸ヒンジは、パソコン本体（固定体）に対してディスプレイ（可動体）を開き位置から閉じ位置まで９０度以上回転させる。

この２軸ヒンジには、可動体を任意の開き角度に保持したり、及び／又は可動体が開き若しくは閉じるときの衝撃を緩和したりするトルク発生機能が要求される。

また、２軸ヒンジには、可動体が開き若しくは閉じるとき、可動体が一定の運動をするように、第１軸側の回転と第２軸側の回転とを制御する回転制御機能が要求される。回転制御機能とは、例えば、可動体を開くとき、最初に第１軸側が回転し、その後第２軸側が回転するようにし、可動体を閉じるとき、最初に第２軸側が回転し、その後第１軸が回転するようにすることである。

上記の２つの要求に応えるために、特許文献１には、第１軸と第２軸とにトルク発生機能を持つ制動筒を圧入し、第１軸と第２軸の制動筒の外側に回転制御機能を持つワンウェイクラッチを組み込んだ２軸ヒンジが開示されている。

特許文献１に記載の２軸ヒンジにおいて、平坦位置（開き位置）にある副テーブルを閉じるとき、最初に第１軸側のワンウェイクラッチにより第１軸側が９０度回転する。その後、第２軸側が制動筒の摩擦に抗して９０度回転する。一方、折り畳み位置（閉じ位置）にある副テーブルを開くとき、最初に第２軸側のワンウェイクラッチにより第２軸側が９０度回転し、その後、第１軸側が制動筒の摩擦に抗して９０度回転する。

特開２０１４−６２５９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の２軸ヒンジにあっては、制動筒とワンウェイクラッチとを備えるので、２軸ヒンジが大型化し易いという課題がある。２軸ヒンジが大型化すると、本来は目立たなくしたい２軸ヒンジが目立つようになるし、可動体の閉じ位置と開き位置において、可動体と固定体との間に発生する隙間が大きくなる。

そこで、本発明は、小型化が可能な２軸ヒンジを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、第１本体と、前記第１本体に第１軸の回りを回転可能に連結される中間体と、前記中間体に前記第１軸と平行な第２軸の回りを回転可能に連結される第２本体と、を備える２軸ヒンジにおいて、前記第１軸に締まり嵌め状態で係合し、積層された２枚以上の第１摩擦プレートと、前記第２軸に締まり嵌め状態で係合し、積層された２枚以上の第２摩擦プレートと、を備え、前記第１軸が前記第１本体及び前記中間体のいずれか一方に対して時計方向及び反時計方向に回転不可能であり、２枚以上の前記第１摩擦プレートが前記第１本体及び前記中間体の他方に対して時計方向及び反時計方向に回転不可能であり、２枚以上の前記第１摩擦プレートが相対回転する前記第１軸に積層枚数に比例したトルクを発生させ、前記第２軸が前記第２本体及び前記中間体のいずれか一方に対して時計方向及び反時計方向に回転不可能であり、２枚以上の前記第２摩擦プレートが前記第２本体及び前記中間体の他方に対して時計方向及び反時計方向に回転不可能であり、２枚以上の前記第２摩擦プレートが相対回転する前記第２軸に積層枚数に比例したトルクを発生させ、前記第１摩擦プレートの形状と前記第２摩擦プレートの形状とが同一である２軸ヒンジである。

本発明によれば、第１摩擦プレート及び第２摩擦プレートが第１軸及び第２軸に締まり嵌め状態で係合するので、トルク発生機能を発揮できる。また、第１摩擦プレート及び第２摩擦プレートは積層タイプであり、第１摩擦プレート及び第２摩擦プレートの積層枚数を調整することで、第１軸及び第２軸に発生するトルクを容易に制御することができ、したがって、回転制御機能を発揮できる。ワンウェイクラッチが不要なので、２軸ヒンジの小型化が可能になる。

本発明の一実施形態の２軸ヒンジの外観斜視図である。 本実施形態の２軸ヒンジの動作図である（図２（ａ）は閉じ位置を示し、図２（ｂ）は閉じ位置から開き方向に９０度回転したときの位置を示し、図２（ｃ）は開き位置を示し、図２（ｄ）は開き位置から閉じ方向に９０度回転したときの位置を示す）。 本実施形態の２軸ヒンジの分解斜視図である。 本実施形態の２軸ヒンジの垂直断面図である。 中間体の第１収容部に収容された第１摩擦プレートを示す詳細図である（図５（ａ）はピンの挿入前を示し、図５（ｂ）はピンの挿入後を示す）。 本実施形態の２軸ヒンジを跳ね上げ式カウンターに適用した例を示す図である（図６（ａ）は跳ね上げ式カウンターの閉じ位置を示し、図６（ｂ）は跳ね上げ式カウンターの開き位置を示す）。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態の２軸ヒンジを詳細に説明する。ただし、本発明の２軸ヒンジは、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。

図１は、本発明の一実施形態の２軸ヒンジの外観斜視図を示す。２軸ヒンジは、第１本体１と、中間体３と、第２本体２と、を備える。中間体３は、第１本体１に第１軸４（図３参照）の回りを回転可能に連結される。第２本体２は、中間体３に第２軸５（図３参照）の回りを回転可能に連結される。第１軸４と第２軸５とは平行である。第１本体１は、可動体に取り付けられる。第２本体２は、固定体に取り付けられる。

図２は、可動体を開くときと閉じるときの２軸ヒンジの動作図を示す。詳しくは後述するが、摩擦により第１軸４に発生するトルクは、摩擦により第２軸５に発生するトルクよりも小さく設定される。このため、図２（ａ）に示す閉じ位置にある可動体を開くとき（言い換えれば第１本体１を時計方向に回転させるとき）、図２（ｂ）に示すように、最初に第１本体１が中間体３に対して９０度回転する。第１本体１が９０度回転すると、第１本体１と中間体３とが当接し、中間体３に対する第１軸４の９０度以上の回転が不可能になる。可動体をさらに開くと（第１本体１をさらに時計方向に回転させると）、図２（ｃ）に示すように、中間体３が第２本体２に対して９０度回転する。図２（ｃ）に示す可動体の開き位置では、第１本体１のストッパ１１と第２本体２のストッパ１１とが当接し、中間体３の９０度以上の回転が制限される。

一方、図２（ｃ）に示す開き位置にある可動体を閉じるとき（言い換えれば第１本体１を反時計方向に回転させるとき）、図２（ｄ）に示すように、最初に第１本体１が中間体３に対して９０度回転する。第１本体１が９０度回転すると、第１本体１と中間体３とが当接し、中間体３に対する第１軸４の９０度以上の回転が不可能になる。可動体をさらに閉じると（第１本体１をさらに反時計方向に回転させると）、図２（ａ）に示すように、中間体３が９０度回転する。図２（ａ）に示す可動体の閉じ位置では、第１本体１及び第２本体２が中間体３に当接し、中間体３の９０度以上の回転が制限される。

図３は、２軸ヒンジの分解斜視図を示す。符号１は第１本体、２は第２本体、３は中間体、４は第１軸、５は第２軸、６は積層された第１摩擦プレート、７は積層された第２摩擦プレートである。なお、以下の説明において、説明の便宜上、閉じ位置にある２軸ヒンジを垂直面に配置し、垂直面に直交する方向から見たときの方向、すなわち図２の上下、左右、前後を用いて２軸ヒンジの構成を説明する。もちろん、２軸ヒンジの配置は、このような配置に限られるものではない。

第１本体１は、２分割された一対の第１分割体１ａ，１ｂから構成される。第１分割体１ａ，１ｂは、全体が略直方体状に形成されると共に、その角に中間体３との干渉を避けるための切欠き１２が形成される。第１分割体１ａ，１ｂには、可動体に取り付けるためのねじ等の締結部材が通される穴１３が形成される。

切欠き１２は、互いに直角な第１底面１２ａと第２底面１２ｂとを備える。第１分割体１ａ，１ｂは、中間体３に対して略９０度の範囲で回転可能である。第１分割体１ａ，１ｂが閉じ位置にあるとき、第１分割体１ａ，１ｂの第１底面１２ａと中間体３とが当接する。第１分割体１ａ，１ｂが９０度回転したとき、第１分割体１ａ，１ｂの第２底面１２ｂと中間体３とが当接する。第１分割体１ａ，１ｂの前面には、突起状のストッパ１１が形成される。第１分割体１ａ，１ｂのストッパ１１と第２分割体２ａ，２ｂのストッパ１１とが当接することで、可動体の開き位置（図２（ｃ）参照）が規定される。

第１軸４の軸方向の両端部は、第１分割体１ａ，１ｂに回転不可能に支持される。第１軸４の軸方向の両端部には、例えばローレット加工により回り止め部２１，２２が形成される。回り止め部２１，２２は、第１軸４の外周面に形成された、軸方向に延びる多数の凸条及び／又は溝条から構成される。第１軸４の他端部には、回り止め部２２の一部としてローレット加工による回り止め部２２ａに加えて平坦部２２ｂも形成される。

第１分割体１ａには、第１軸４の一端部が挿入される穴１４ａが形成される。穴１４ａには、第１軸４の一端部に形状を合わせた回り止め部が形成される。第１分割体１ｂには、第１軸４の他端部が挿入される穴１４ｂが形成される。穴１４ｂには、第１軸４の他端部に形状を合わせた回り止め部が形成される。第１軸４の両端部の回り止め部２１，２２を第１分割体１ａ，１ｂに挿入することで、第１軸４が第１本体１に対して時計方向にも反時計方向にも回転不可能になる。

第２本体２も、２分割された一対の第２分割体２ａ，２ｂから構成される。第２分割体２ａは第１分割体１ａと同一形状であり、第２分割体２ｂは第１分割体１ｂと同一形状である。第２分割体２ａ，２ｂの各部に第１分割体１ａ，１ｂと同一の符号を附し、詳しい説明を省略する。

第２軸５も第１軸４と同一形状である。第２軸５の各部に第１軸４と同一の符号を附し、詳しい説明を省略する。

中間体３は、全体が横長直方体形状に形成されると共に、上下端が丸みを帯びた形状に形成される。中間体３には、第１摩擦プレート６を収容する第１収容部を構成する貫通孔３１が形成される。中間体３には、第２摩擦プレート７を収容する第２収容部を構成する貫通孔３２も形成される。中間体３の軸方向の両端面には、凹陥部３ａが形成される。この凹陥部３ａには、貫通孔３１，３２を塞ぐ蓋３７が嵌められる。図４の断面図に示すように、貫通孔３１及び蓋３７によって、第１収容部Ｓ１及び第２収容部Ｓ２が区画される。第１収容部Ｓ１と第２収容部Ｓ２の大きさは等しく、第１収容部Ｓ１と第２収容部Ｓ２には同数の摩擦プレート６，７を収容可能である。

図３に示すように、蓋３７は、金属部分３５と、樹脂部分３６と、を備える。金属部分３５及び樹脂部分３６は、中間体３の端面の凹陥部３ａに形状を合わせた縦長板状に形成される。金属部分３５及び樹脂部分３６には、第１軸４及び第２軸５が貫通する穴が形成される。樹脂部分３６が第１本体１及び第２本体２に接触する。

中間体３、第１本体１、第２本体２は、いずれも金属製である。中間体３の第１収容部Ｓ１及び第２収容部Ｓ２を塞ぐ蓋３７に樹脂部分３６を設けることで、金属同士の摺動を防止することができる。

第１収容部Ｓ１には、２枚以上の第１摩擦プレート６が回転不可能に収容される。第１摩擦プレート６は、第１軸４の軸方向に積層される。相対回転する第１軸４には、第１摩擦プレート６の積層枚数に比例したトルクが発生する。第２収容部Ｓ２には、２枚以上の第２摩擦プレート７が回転不可能に収容される。第２摩擦プレート７は、第２軸５の軸方向に積層される。相対回転する第２軸５には、第２摩擦プレート７の積層枚数に比例したトルクが発生する。

第１摩擦プレート６の形状と第２摩擦プレート７の形状とは同一である。この実施形態では、第１軸４に発生するトルクと第２軸５に発生するトルクを異ならせるために、第１摩擦プレート６の積層枚数と第２摩擦プレート７の積層枚数とを異ならせる。具体的には、第１摩擦プレート６の積層枚数を第２摩擦プレート７の積層枚数よりも少なくする。

図５は、中間体３の第１収容部Ｓ１に収容された第１摩擦プレート６を示す。図５（ａ）はピン４１の挿入前を示し、図５（ｂ）はピン４１の挿入後を示す。第１摩擦プレート６は、第１軸４が貫通する軸開口部４２を画定するリング状の囲み部４３と、囲み部４３に一体に形成される楔状の回り止め部４４と、を有する。第１摩擦プレート６は、薄板の打ち抜き加工により製造される。相対回転する第１軸４にトルクを発生させるように、囲み部４３が締まり嵌め状態で第１軸４に係合する。第１摩擦プレート６の回り止め部４４には、ピン４１を挿入するための切欠き４４ａが形成される。中間体３には、ピン４１を挿入するための切欠き３ｂが形成される。

図５（ａ）に示すように、第１摩擦プレート６は、第１収容部Ｓ１にすきまのある状態で嵌められる。第１摩擦プレート６を第１収容部Ｓ１に嵌めた後、ピン４１を切欠き４４ａ，３ｂの間に挿入することで、図５（ｂ）に示すように、第１摩擦プレート６が中間体３に固定される。

第２摩擦プレート７の形状は第１摩擦プレート６と同一である。第２摩擦プレート７も第１摩擦プレート６と同様に、ピン４１によって中間体３に固定される。図３に示すように、第１摩擦プレート６の回り止め部４４と第２摩擦プレート７の回り止め部４４とは互いに対向する。こうすることで、中間体３の小型化、ひいては２軸ヒンジの小型化が図れる。

図３に示すように、第１摩擦プレート６及び第２摩擦プレート７を中間体３に固定した後、第１収容部Ｓ１及び第２収容部Ｓ２を蓋３７で塞ぐ。その後、第１摩擦プレート６及び蓋３７に第１軸４を貫通させ、第２摩擦プレート７及び蓋３７に第２軸５を貫通させる。その後、第１軸４の両端部に２分割された第１分割体１ａ，１ｂを取り付け、第２軸５の両端部に２分割された第２分割体２ａ，２ｂを取り付ける。第１本体１及び第２本体２を２分割することで、組み立てが容易になる。

なお、第１摩擦プレート６及び第２摩擦プレート７の回り止め部４４を直接第１収容部Ｓ１及び第２収容部Ｓ２に圧入し、ピン４１を省略することも可能である。また、囲み部４３を一対の円弧状のアームから構成することも可能である。

図６は、本実施形態の２軸ヒンジを跳ね上げ式カウンターに適用した例を示す。図６（ａ）は跳ね上げ式カウンターの閉じ位置（折り畳み位置）を示し、図６（ｂ）は跳ね上げ式カウンターの開き位置（平坦位置）を示す。図６（ａ）に示すように、第１本体１は、跳ね上げ式カウンターＣの小口面に取り付けられる。第２本体２は、カウンター本体Ｂの小口面に取り付けられる。

図６（ａ）に示す閉じ位置にある跳ね上げ式カウンターＣを開くとき、図２において説明したように、最初に第１軸４が回転し、その後第２軸５が回転する。そして、跳ね上げ式カウンターＣが図６（ｂ）に示す開き位置まで回転する。一方、図６（ｂ）に示す開き位置にある跳ね上げ式カウンターＣを開くとき、最初に第１軸４が回転し、その後第２軸５が回転する。このため、跳ね上げ式カウンターＣを開くときにも、閉じるときにも、第１軸４及び第２軸５の回転を制御できる。

また、跳ね上げ式カウンターＣを開くときにも閉じるときにも、第１軸４及び第２軸５に摩擦によるトルクが発生するので、跳ね上げ式カウンターＣを任意の開き角度に保持したり、及び／又は跳ね上げ式カウンターＣが開き若しくは閉じるときの衝撃を緩和したりできる。

本実施形態の２軸ヒンジを使用することで、２軸ヒンジの小型化が可能になり、図６（ａ）に示す跳ね上げ式カウンターＣの閉じ位置においても、図６（ｂ）に示す開き位置においても、カウンター本体Ｂと跳ね上げ式カウンターＣとの間に生ずる隙間を小さくすることが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施形態に変更できる。

上記実施形態では、第１軸を第１本体に回転不可能に連結し、第１摩擦プレートを中間体に回転不可能に連結しているが、第１軸を中間体に回転不可能に連結し、第１摩擦プレートを第１本体に回転不可能に連結することもできる。同様に、第２軸を中間体に回転不可能に連結し、第２摩擦プレートを第２本体に回転不可能に連結することもできる。

上記実施形態では、第１摩擦プレートの枚数と第２摩擦プレートの枚数とを異ならせているが、同一にすることも可能である。この場合、第１軸と第２軸とが同時に回転する。

本発明の２軸ヒンジは、家具若しくは乗物のテーブル、カウンター、扉若しくは蓋、ノート型パソコン等の電子機器、又は半導体製造装置等の機械の蓋等に適用することができる。

本明細書は、２０１６年１０月２４日出願の特願２０１６−２０７４４１に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

１…第１本体
１ａ，１ｂ…第１分割体
２…第２本体
２ａ，２ｂ…第２分割体
３…中間体
４…第１軸
５…第２軸
６…第１摩擦プレート
７…第２摩擦プレート
３７…蓋
３５…蓋の金属部分
３６…蓋の樹脂部分
４２…軸開口部
４３…囲み部
４４…回り止め部
Ｓ１…第１収容部
Ｓ２…第２収容部

Claims (5)

1. 第１本体と、前記第１本体に第１軸の回りを回転可能に連結される中間体と、前記中間体に前記第１軸と平行な第２軸の回りを回転可能に連結される第２本体と、を備える２軸ヒンジにおいて、
   前記第１軸に締まり嵌め状態で係合し、積層された２枚以上の第１摩擦プレートと、
   前記第２軸に締まり嵌め状態で係合し、積層された２枚以上の第２摩擦プレートと、を備え、
   前記第１軸が前記第１本体及び前記中間体のいずれか一方に対して時計方向及び反時計方向に回転不可能であり、
   ２枚以上の前記第１摩擦プレートが前記第１本体及び前記中間体の他方に対して時計方向及び反時計方向に回転不可能であり、
   ２枚以上の前記第１摩擦プレートが相対回転する前記第１軸に積層枚数に比例したトルクを発生させ、
   前記第２軸が前記第２本体及び前記中間体のいずれか一方に対して時計方向及び反時計方向に回転不可能であり、
   ２枚以上の前記第２摩擦プレートが前記第２本体及び前記中間体の他方に対して時計方向及び反時計方向に回転不可能であり、
   ２枚以上の前記第２摩擦プレートが相対回転する前記第２軸に積層枚数に比例したトルクを発生させ、
   前記第１摩擦プレートの形状と前記第２摩擦プレートの形状とが同一である２軸ヒンジ。
2. 前記第１摩擦プレートの枚数と前記第２摩擦プレートの枚数とが異なることを特徴とする請求項１に記載の２軸ヒンジ。
3. 前記中間体は、前記第１摩擦プレートを回転不可能に収容する第１収容部と、前記第２摩擦プレートを回転不可能に収容する第２収容部と、を有し、
   前記第１軸は、前記第１収容部を貫通すると共に、２分割された前記第１本体に回転不可能に支持され、
   前記第２軸は、前記第２収容部を貫通すると共に、２分割された前記第２本体に回転不可能に支持されることを特徴とする請求項１又は２に記載の２軸ヒンジ。
4. 前記第１摩擦プレート及び前記第２摩擦プレートは、前記第１軸及び前記第２軸が貫通する軸開口部を規定する囲み部と、前記囲み部に一体に形成される楔状の回り止め部と、を有し、
   前記第１摩擦プレートの前記回り止め部と前記第２摩擦プレートの前記回り止め部とが互いに対向することを特徴とする請求項３に記載の２軸ヒンジ。
5. 前記中間体は、前記第１収容部及び前記第２収容部を塞ぐ蓋部を有し、
   前記蓋部における前記第１本体に摺動する部分及び前記第２本体に摺動する部分が樹脂製であることを特徴とする請求項３又は４に記載の２軸ヒンジ。
   

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